USA

Геотермальная энергетика — производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли.

Преимуществом геотермальной энергетики является ее практически полная безопасность для окружающей среды. Количество СО2, выделяемого при производстве 1 кВт электроэнергии из высокотемпературных геотермальных источников, составляет от 13 до 380 г (например, для угля он равен 1042 г на 1 кВт/ч).

Однако тепло Земли очень «рассеянно», и в большинстве районов мира человеком может использоваться с выгодой только очень небольшая часть энергии. Из них пригодные для использования геотермальные ресурсы составляют около 1% общей теплоемкости верхней 10-километровой толщи земной коры, или 137 трлн. т у. т.

Оценка геотермальных ресурсов была проведена на основании изучения многочисленных скважин, пробуренных для разведки и добычи нефти и газа. Наиболее перспективные геотермальные резервуары были обнаружены в меловых образованиях на юге и юго-западе Казахстана. Основные геотермальные районы:

• Вблизи города Чимкент, Джамбул, Кызыл-Орда, глубина 1200-2100 м, температура 45-80 ° С, общая минерализация 1 г / л.
• Долина реки Чу и север пустыни Кызыл-Кум; геотермальный градиент 35 ° / км, температура 80-90 ° С, общая минерализация 1,5 г / л.
• Долина реки Или (Панфиловское поле); меловые водоносные горизонты – глубина 2000-3500 м, температура 90-115 ° C, общая минерализация 1,5 г / л, расход 20-90 л / с; более глубокий (4500 м) водоносный горизонт был определен рассолом температурой 170 ° C.
• Окрестности города Алматы; глубина 2500-3500 м, температура 80-120 ° C.
• Талдыкурганская область; было обнаружено значительные ресурсы горячей (90 ° С) воды.
• Плато Устюрт (около побережье Каспийского моря); данные от нефтяных скважин указали на значительные ресурсы горячей воды (> 120 ° C).

Спасибо за внимание

Геотермальная энергетика Казахстана

Подготовил: Оспаналиев Олжас

Стр (ПММК) 12-7

Построить такую станцию очень дорого, но эксплуатационные расходы очень низкие, что дает возможность подходящим объектам получать дешевую энергию. Фактически, эта энергия утилизирует тепло из земной коры.

При производстве геотермальной энергии используется три вида электростанций: утилизирующие сухой пар, выпар и бинарный пар:

Силовые агрегаты на сухом паре утилизируют пар из разломов в земной коре и используют его для прямого запуска турбины, которая вращает генератор;

Электростанции на выпаре утилизируют горячую воду из земли при температуре 200С, позволяют ей прокипеть когда она поднялась на поверхность, затем отделяют паровую фазу в паро/водных сепараторах, и затем пропускают пар через турбину;

В станциях на бинарном паре горячая вода проходит через теплообменники, приводит к кипению органическую жидкость, которая вращает турбину. Пароконденсат и оставшаяся геотермальная жидкость во всех трех видах станций на выходе возвращаются обратно в горячие земные недра для дальнейшего набора температуры.

Тепловые насосы

Тепловые насосы представляют собой компактные экономичные и экологически чистые системы отопления, позволяющие получать тепло для горячего водоснабжения и отопления от частных коттеджей до многоквартирных жилых домов за счет использования тепла низкопотенциального источника (грунтовых и артезианских вод, озер, морей, грунта, земных недр) путем переноса его к теплоносителю с более высокой температурой.

Принцип работы

Любой тепловой насос состоит из трех основных агрегатов: теплообменника (испарителя), компрессора (повышающего давление) и конденсатора. Эти агрегаты связаны между собой замкнутым трубопроводом. В системе трубопровода циркулирует хладагент, который в одной части цикла представляет собой жидкость, а в другой – газ. При каждом тепловом насосе необходимо наличие источника тепла, температура которого настолько низка (0–25°C), что его невозможно использовать непосредственно. Источником тепла может выступать скалистая порода, земля(грунт) или вода. Принцип действия теплового насоса следующий. Охлажденный теплоноситель, проходя по трубопроводу, уложенному в землю или по дну озера, нагревается на несколько градусов. Затем внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник (испаритель), отдает собранное в окружающей среде тепло во внутренний контур теплового насоса, заполненный хладагентом. Хладагент имеет очень низкую температуру кипения. Проходя через испаритель, он превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре –5°C. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где сжимается до состояния высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник, конденсатор. В конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам. После прохождения через конденсатор жидкий хладагент может быть еще охлажден, а температура воды прямого трубопровода системы отопления повышена посредством дополнительно установленного сабкулера (сабкулер – устройство, обеспечивающее извлечение дополнительной энергии). При прохождении хладагента через специально редукционный клапан давление его (хладaгента) понижается, и тогда он снова попадает в испаритель, а затем во внешний контур системы. Так цикл повторяется снова.

Альтернативные источники тепла

Тепловые насосы могут использовать в качестве источника тепла энергию грунта земельного участка. Трубопровод, в котором циркулирует теплоноситель, зарывают в землю на глубину от 80 см. до 1.30 м в зависимости от климата региона и глубины промерзания почвы (при минимальном расстоянии между соседними трубопроводами – 0,8–1 м). Никакой специальной подготовки почвы при этом не требуется. Существуют только некоторые требования к грунту. Так, желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально – с близко подходящими грунтовыми водами. Впрочем, и сухой грунт не будет помехой для устройства системы, нужно только увеличить длину контура (трубопровода). Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода, 20–30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт потребуется земляной контур длинной 350–450 метров. Для его укладки вполне подойдет участок земли площадью около 400 кв. м. Что касается садово-огородной растительности, то при правильном расчете контур не оказывает совершенно никакого влияния на зеленые насаждения. Существует также возможность использования для обогрева тепло скалистых пород. В скале бурится тепловая скважина глубиной 60–200 м (глубина зависит от потребностей дома в тепле и размеров теплового насоса) и диаметром 10–15 см. В буровую скважину устанавливают трубопровод, имеющий форму буквы «U». Принцип действия этого теплового насоса такой же, как при использовании тепла грунта. Использование в качестве источника тепла возможно и грунтовые воды, через пробуренные в грунте скважины. Близлежащие водоемы или реки являются так же идеальным вариантом. В этом случае контур укладывают на дно водоема. Преимущества такого метода – короткий внешний контур, «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме даже зимой всегда положительная и редко опускается ниже +4°С), высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода, – 30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной 300 м. Для того чтобы трубопровод не всплывал, на один погонный метр «шланга» навешивают около 5 кг груза. Обратите внимание, что чем глубже проложен трубопровод, тем меньше риск его повреждения. Опыт показывает, что тепловой насос должен покрывать 70–90% (в зависимости от теплового источника) общей годовой потребности в энергии для отопления и горячего водоснабжения. При низких температурах зимой тепловой насос применяется с пиковым доводчиком, которым он укомплектован, или в сочетании с уже имеющимся котельным оборудованием. Подбор мощности теплового насоса, а так же источника тепла зависит от многих факторов: энергетических потребностей дома, его изоляции, года постройки, установленной отопительной системы и т. д. Практика показывает, что тепловой насос позволяет осуществить процесс отопления без загрязнения окружающей среды вредными выбросами и чрезмерного потребления природных ресурсов, одновременно ощутимо уменьшая денежные затраты.

Геотермальная энергия ядра Земли в некоторых местах находится ближе к земной поверхности, чем в других. В тех местах, где подземный пар или воду можно достать и дренировать на поверхность, их можно использовать для производства электроэнергии. Такие геотермальные источники имеются в некоторых геологически нестабильных регионах земли, например в Чили, Исландии, Новой Зеландии, США, Филиппинах и Италии. Два самых ярких представителя таких мест в США находятся в бассейне Йеллоустоуна и северной Калифорнии. Исландия производит 170 МВ геотермальной энергии, а в 2000 году 86% всех жилых домов в стране отапливалось геотермальной энергией. В общей сложности в наличие имеется около 8 000 МВт операционной энергии.

Также имеется потенциал получения геотермальной энергии из горячих каменных пород. Для этого необходимо проложить каналы глубиной, по крайней мере, 3 км. Некоторые из таких каналов качают воду в землю, но некоторые качают ее наружу. Тепловой ресурс состоит из того, что под землей находятся горячие радиогенные гранитные породы, которые нагреваются, когда между породой и земной поверхностью существует достаточный слой осадка. Некоторые компании в Австралии исследуют эту технологию сегодня.

Потенциал геотермальной энергетики в Казахстане

Казахстан обладает значительными ресурсами геотермальной воды со средней и низкой температурой. Геотермальное месторождение Капланбек (недалеко от города Чимкент), с температурой воды 80 ° С, используется для теплоснабжения жилых домов. Рядом с городом Алматы геотермальный источник с температурой 80-120 ° C используется для отопления теплиц зимой и кондиционирование летом. На состояние 2007 года, Казахстан не использует геотермальные ресурсы для производства электроэнергии.

design by Dóri Sirály for Prezi